뇌가 하는 선택의 결과를 제어하는 방법이 개발됐다. 미국 세인트루이스 워싱턴대 연구진이 원숭이를 대상으로 한 연구에서 뇌의 선택 담당 부위에 전기 자극을 가해 선택을 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 만일 이 기술이 사람에게 적용된다면 개인의 의사 결정을 뇌에 전류를 흘리는 스위치 버튼을 가진 제삼자가 지배할 우려도 나온다. 그렇다면 이들 연구자는 원숭이의 선택을 어떻게 제어할 수 있었던 것일까. 선택은 생물에게 있어 필수적인 능력이다. 좋은 선택은 생존율을 높여 개인이나 종족 전체에 번영을 가져올 수 있기 때문이다. 하지만 선택을 담당하는 신경 메커니즘(기전)의 기능은 오랫동안 수수께끼에 싸여 있었다.그런데 최근 안와전두피질이라는 눈 뒤쪽 뇌 영역이 선택의 결과를 제어하는 것으로 밝혀졌었다. 예를 들어 아이스크림과 초콜릿 중 어느 것을 먹을 것인가 하는 선택지가 제시됐을 때 이 뇌 부위의 뉴런(신경 세포)에서 아이스크림에 관한 뇌 회로와 초콜릿에 관한 뇌 회로가 구축돼 양측의 활성도를 비교한다. 그러고나서 아이스크림 뇌 회로가 초콜릿 뇌 회로보다 활발하게 활동하면 뇌가 아이스크림을 선택한다는 것이다. 이에 따라 이번 연구에서는 이 뇌 회로에 외부 전극을 심어 전기적 자극을 가했다. 이는 외부의 전류에 의해 비교 대상이 되는 뇌 회로를 자극함으로써 그 활성도를 바꿔 마지막 선택 결과를 왜곡할 수 있다고 생각했기 때문이다. 다른 사람에 의해 선택 제어를 실현하는 데 있어 연구진은 개체 수가 많고 사람과 비슷해 실험에 자주 쓰이는 히말라야원숭이(학명 Macaca mulatta)의 뇌에 전극을 심어 서로 다른 맛의 주스 A와 B를 마시게 하는 실험을 진행했다. 주스 A와 B의 조합은 레모네이드나 포도주스, 체리주스, 복숭아주스, 프루트펀치, 사과주스, 크렌베리주스, 페퍼민트티, 키위펀치, 수박주스 또는 소금물 중에서 선택했으며, 원숭이들은 제시된 두 주스 가운데 하나를 선택함으로써 그 맛의 주스를 얻어 마실 수 있었다. 또 이때 주스 A는 항상 주스 B보다 맛있는 것으로 조정됐다. 그래서 원숭이들은 대개 주스 A에 해당하는 맛을 선택했다. 하지만 연구진이 뇌에 심은 전극에 전류를 흘려보내자 변화가 나타났다. 선택을 담당하는 중추에 강한 전류를 흘리자 원숭이는 원래 좋아하지 않는 쪽의 주스 B를 선택하게 된 것이다. 이 사실은 전류의 개입으로 인해 주스 A와 B의 정상적인 뇌 회로 활동 비교가 방해되고 있다는 것을 의미한다. 또 이 실험에서는 적정 수준의 전류를 흘리면 원래 취향인 주스 A를 선택할 빈도를 더욱더 높일 수 있다는 것도 확인됐다. 적정 수준의 전류는 두 개의 뇌 회로 활동을 모두 높였지만, 그와 동시에 활동의 차이까지 벌렸다. 주스 A에 관한 뇌 회로 활동의 상승이 주스 B에 관한 뇌 회로 활동 상승보다 컸다는 것이다. 또다른 실험에서는 주스 A와 B가 하나씩 제시돼 원숭이들에게 시차를 두고 선택할 기회를 줬다. 이 실험에서는 원숭이가 한쪽 주스, 예를 들어 주스 A를 검토하는 동안 강한 전류를 뇌로 흘렸다. 그런데 흥미롭게도 원숭이가 다른 주스 B를 선택했다는 것이다. 이는 검토 중인 뇌 회로에 강한 전류가 유입되면 계산이 중단돼 검토하던 주스에 관한 매력이 떨어지는 것을 의미한다. 이번 연구로 지금까지 기억 장소로 여겨진 뇌의 선택을 전류에 의해 제어할 수 있다는 사실이 처음 밝혀졌다. 뇌는 생체 소재로 구성된 거대한 전기 회로로서 잘못된 전류가 가전제품에 오작동을 일으키듯 뇌 역시 유입되는 전류에 영향을 받아 최종적인 선택 결과에 오류를 일으켰던 것이다. 이에 대해 연구를 총괄한 이 대학 신경과학부 교수인 카밀로 파도아스키오파 박사는 “이번 연구 결과는 사람에게도 적용할 수 있다”고 지적했다. 이는 원숭이와 사람의 선택 체계가 매우 비슷해 식당에서 메뉴를 고르는 등의 작은 선택부터 투자나 결혼 상태를 가리는 등 커다란 선택의 바탕에도 원숭이처럼 선택 회로가 존재하는 것으로 여겨지기 때문이다. 다른 사람에 의한 선택의 제어는 안 좋은 쪽으로 생각할 수도 있지만, 의료 분야에서는 치료 목적으로도 사용할 수 있다. 조현병이나 우울증 또는 발달장애 등을 가진 환자는 종종 바람직하지 못한 선택을 하는 경향이 있지만 이 기술을 이용하면 바람직하지 않은 선택을 피할 수 있어 더 나은 삶을 살 수 있게 한다는 것이다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(11월 2일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

코로나19 여파로 올 초는 덜했지만 한반도는 매년 가을부터 이듬해 봄까지 고농도 미세먼지로 몸살을 앓는다. 한국 연구진이 중국 과학자들과 함께 매년 한반도를 내습하는 고농도 미세먼지가 중국에서 유래되고 있다는 사실을 과학적으로 증명했다. 한국과학기술연구원(KIST) 환경복지연구센터 연구팀은 중국과학원(CAS), 미국 캘리포니아 데이비스대(UC 데이비스) 과학자들과 함께 고해상도 실시간 측정분석기를 이용해 지난해 3월 전국을 뿌옇게 만든 고농도 미세먼지가 중국의 오염물질이 장거리 이동해 영향을 미친 것을 확인했다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘대기 화학 및 물리학’에 실렸다. 연구팀은 고농도 미세먼지 농도가 100㎍/㎥인 날이 사흘 이상 지속돼 비상저감 조치 등이 시행된 지난해 3월을 분석 대상으로 삼았다. 연구팀은 고해상도 실시간 측정분석기 데이터를 이용해 2개월 동안 3분 단위로 중국과 서울 시내의 대기 중 미세먼지 화학적 구성성분을 측정했다. 중국에서 한반도로 이동하는 시간차를 계산해 이틀 차이를 두고 측정값을 비교해 미세먼지 성분을 분석한 것이다. 그 결과 해당 기간 동안 미세먼지 속 유기성분, 질산염, 황산염은 물론 장거리 이동오염 물질인 납도 중국에서 오는 것이 실시간 분석으로 밝혀졌다. 또 당시 비상저감 조치의 일환으로 시행된 자동차 2부제 효과를 놓고 논란이 있었다. 그런데 이번 연구팀의 분석 결과 고농도 미세먼지 원인이 장거리 이동에 의한 것이었기 때문에 전체 농도 감소에 절대적 영향을 주지는 못했지만 자동차로 인한 국내 발생 미세먼지 농도 감소에는 확실히 효과가 있었다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 연구를 통해 국내 뿐만 아니라 동아시아 미세먼지 정책 수립에 있어서 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 김화진 KIST 박사는 “이번 연구는 오염물질이 장거리 이동이 가능하다는 것을 한-중 공동연구를 통해 밝혀냈으며 어떤 오염물질이 이동해 올 수 있는지를 규명했다는데 의미가 크다”라며 “고농도 미세먼지 현상이 항상 장거리 이동에 의해서만 발생하는 것이 아니기 때문에 추가적인 연구를 진행 중”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무게 1.4~1.6㎏, 부피 1300~1500㎖의 신체기관. 포도당의 75%, 심장에서 보내지는 산소의 15%를 소비하는 기관. 바로 ‘뇌’다. 뇌는 척수와 함께 생명체의 모든 신경을 조절하는 중추신경계다. 인간 개인의 정체성을 형성하는 사고, 감정, 기억, 인식, 마음 같은 작용 대부분이 뇌 없이는 결코 일어날 수 없다. ‘우리는 우리 뇌다’라는 말이 나오는 이유이기도 하다. 최근 20년 동안 뇌와 관련한 지식이 기하급수적으로 증가하고 있음에도 여전히 뇌는 많은 부분이 베일에 싸여 있다. 이 때문에 ‘인간의 뇌는 소우주’라고 불리기도 한다. 인간이 보이는 독특한 행동양식들이 뇌의 특정 작용 때문이라는 재미있는 연구 결과들이 쏟아져 나왔다. 미국 존스홉킨스대 신경과학부, 심리·뇌과학과, 신경과학연구소, 미네소타대 신경과학부 공동연구팀은 똑같은 선택지라도 상황에 따라 음식의 선호도를 달라지게 만드는 뇌 부위를 발견하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 11월 5일자에 발표했다. 연구팀은 우리 안쪽에 발판을 밟으면 생수나 설탕물이 나오는 장치를 설치하고 생쥐에게 각각의 용액이 나오는 곳을 기억하도록 훈련시켰다. 그다음 물을 주지 않아 갈증을 느끼도록 만든 뒤 어떤 선택을 하는지 관찰했다. 그 결과 생쥐 대부분이 갈증을 느낄 때는 설탕물보다는 생수를 선택했으며 이후 갈증이 해결된 뒤에는 생수가 아닌 설탕물을 마시는 것이 확인됐다.연구팀은 뇌파 분석을 통해 음식 선택을 할 때는 보상과 관련된 전뇌의 ‘배쪽창백핵’이라는 부위가 작동한다는 사실을 확인했다. 실제로 달콤한 초콜릿 케이크와 딱딱하고 오래된 빵을 놔뒀을 때 생쥐들은 대부분 초콜릿 케이크를 선택하지만 배쪽창백핵을 자극할 경우 케이크보다 딱딱하고 오래된 빵을 선택하는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 신경과학자 패트리샤 자낙 존스홉킨스대 의대 교수는 “이번 연구는 단순히 어떤 것을 먹을 것인가를 선택하는 데 작용하는 것뿐만 아니라 중독 증상이나 지나친 의사결정 장애를 겪는 사람들을 치료하는 데도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 사람들은 자신의 취향에 딱 맞는 음악을 들었을 때 ‘소름 끼친다’라거나 ‘전율을 느꼈다’는 표현을 하곤 한다. 생존에 전혀 도움이 되지 않아 보이는 음악이 인류의 시작과 함께 지금까지 이어지는 이유와 음악을 들을 때 희열을 느끼는 이유는 오랫동안 과학계의 수수께끼로 남아 있었다. 프랑스 부르고뉴 프랑슈콩테대 통합임상신경과학연구실, 브장송대 메디컬센터 신경이미지연구센터 공동연구팀은 뇌파측정(EEG)을 통해 음악을 들으면서 전율을 느끼는 것은 뇌의 보상 체계, 감정 처리와 관련된 ‘안와전두피질’, 신체 움직임에 관여하는 중뇌의 ‘운동보조영역’, 청각정보 처리에 관여하는 ‘우측 측두엽’이 복합적으로 작용하면서 나타나는 신체 반응이라고 4일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경과학’ 11월 3일자에 실렸다. 연구팀은 음악을 좋아해 악기를 한두 개 정도 다룰 수 있으며 음악을 즐겨 듣는 18~73세의 정신적·신체적으로 건강한 남녀 18명을 대상으로 실험했다. 실험에 참가한 이들은 모두 음악을 듣거나 연주하면서 전율을 느낀 경험을 갖고 있는 사람들이었다. 연구팀은 실험 참가자들이 좋아하는 음악 90곡 중 하이라이트만 모아 15분짜리 음악으로 편집해 들려주면서 고밀도 뇌파를 측정했다. 또 참가자들에게 음악을 들으면서 즐거움을 느낀 정도와 전율을 느끼는 순간을 기록하도록 했다. 그 결과 참가자들은 전체적으로 305번의 전율을 느꼈으며, 전율의 지속 시간은 평균 8.75초가량인 것으로 보고됐다. 전율을 느꼈다고 보고할 당시 뇌파 측정 결과를 보면 뇌의 다양한 영역이 복합적으로 작용했으며 뇌의 활동이 갑작스럽게 폭발적으로 증가한 것으로 확인됐다. 티에리 뮐린 브장송대 메디컬센터 교수는 “음악을 들을 때 감동과 함께 전율을 느끼는 것은 민감한 청각 기능과 함께 다음에 무슨 선율이 나올 것인가를 기대하고 예측할 때 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고층빌딩이나 높은 산에서 불야성을 이루고 있는 서울 시내 풍경을 보노라면 자신도 모르게 탄성이 나옵니다. 실제로 한국을 찾은 외국인들이 가장 놀라워하는 것 중 하나도 서울의 야경이라고 합니다. 1879년 토머스 에디슨이 미국 뉴저지 멘로파크 연구소에서 백열전구를 공개했을 때만 해도 지금 같은 도시의 밤풍경은 상상도 못 했을 것입니다. 이후 다양한 인공조명이 발명돼 인간의 활동 시간을 획기적으로 늘리는 데 지대한 영향을 미쳤지만 최근 들어 야간 인공조명으로 인한 문제들이 점점 불거지고 있는 상황입니다. 우선 영국 엑서터대 환경·지속가능성연구소, 생태보존센터, 프랑스 집단생물학연구센터, 국립농업연구소, 몽펠리에대 공동연구팀은 126건의 관련 연구를 메타분석한 결과 야간 인공조명이 동물은 물론 식물들의 호르몬 수치, 번식 주기, 생존에 악영향을 미친다고 4일 밝혔습니다. 메타분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법입니다. 이 같은 연구 결과는 생태학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태학·진화학’ 11월 3일자에 실렸습니다. 인공조명 때문에 생체주기를 조절하는 역할을 하는 멜라토닌 수치가 감소하고 야행성 동물들의 활동 시간이 줄어든다고 합니다. 주행 중인 자동차 불빛으로 날아들었다가 죽는 곤충들도 늘고 있으며, 인공조명을 햇빛으로 착각해 각종 이상 행동을 보이는 동물들도 증가했다고 합니다. 식물은 인공조명 때문에 계절에 맞지 않게 싹을 틔우거나 꽃을 피우기도 한다고 합니다. 벌과 나비 같은 곤충도 인공조명으로 생체리듬이 교란되면서 식물 가루받이를 제때 하지 못하는 경우도 늘고 있다고도 합니다. 생태계 교란을 일으키는 인공조명이 영향을 주는 범위와 빛의 강도가 최근 10년 동안 전 세계적으로 매년 2% 이상씩 꾸준히 증가하고 있다는 점이 더 큰 문제입니다. 미국 북텍사스보건국, 텍사스대 사우스웨스턴메디컬센터 정신의학교실, 뇌과학연구소, 일본 쓰쿠바대 통합수면의학연구소 공동연구팀은 빛공해로 인한 수면 부족이 각종 중독 증상을 촉발한다는 충격적인 연구 결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 11월 2일자에 발표했습니다. 연구팀은 밤과 낮 생체주기가 12시간인 암수 생쥐를 두 집단으로 나눠 한 집단은 정상 생체주기를 유지하도록 하고, 다른 집단은 8시간만 자도록 해 수면 부족을 유도했습니다. 그다음 코카인이 섞인 식사와 일반 식사를 동시에 제공한 뒤 선호도를 관찰한 결과 수면 부족을 겪은 생쥐들이 코카인에 쉽게 중독된다는 사실을 확인하게 됐습니다. 수면 부족으로 인한 중독 증상은 뇌 속 시상하부 ‘오렉신’이라는 물질 때문이라고 연구팀은 설명하고 있습니다. 수면이 부족하면 오렉신이 증가하는데 오렉신은 잠 부족을 다른 방식으로 충족시키려고 하기 때문에 갖가지 중독에 빠지기 쉬워진다는 것이지요. 2015년 미국 의학협회는 인공조명이 암, 당뇨, 심혈관질환 발병 가능성을 높일 수 있다고 지적하며 인공조명 노출을 줄이라는 권고를 내놓은 바 있습니다. 어둠에 대한 인간의 원초적 두려움을 없애 준 인공조명은 이제 부메랑이 돼 인간은 물론 생태계 전체를 위협하는 존재가 됐습니다. 과학자들의 지적처럼 이제는 인공조명을 지구온난화로 인한 기후변화와 비슷한 관점에서 관리해야 하는 것 아닌가 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

코로나19와 독감이 동시에 유행하는 이른바 트윈데믹을 막기 위해 정부가 무료 독감백신 예방접종 대상을 확대하면서 독감백신을 접종받은 후 사망한 사례가 보고되고 있고, 국민들의 불안이 확산되고 있다. 10월 31일 0시 기준으로 독감백신 접종 후 신고된 사망 사례는 83건이고 검토를 마친 건 72건이다. 질병관리청은 현재까지 예방접종과 사망의 인과성은 매우 낮다고 결론 내렸다. 즉 예방접종 후 사망한 사례는 독감백신 자체 혹은 독감백신에 들어 있는 특정 물질로 인해 사망을 초래하는 경우 발생하는 공통된 임상적 양상이 없이 심혈관질환, 악성종양 등 기저질환이나 뇌출혈, 대동맥박리 등 명백한 개별적인 원인으로 사망했다는 것이다. 지난해 7월부터 올해 4월까지 예방접종을 받은 사람 중 만 65세 이상은 약 668만명이며, 이들 가운데 7일 이내 인플루엔자 예방접종 기록이 있는 사람은 1531명(0.02%)이었다. 이에 반해 올해 10월 31일 현재 만 62세 이상 접종자 615만여명 중 사망은 75명(60세 이상)으로 0.001%에 불과했다. 다시 말해, 현재로서는 독감 예방접종자 중 사망 사례는 지난해와 비교해 오히려 20분의1에 불과하다. 이는 마스크 착용 및 손씻기 등으로 감염성 질환이 줄어든 이유 등으로 해석이 가능하다. 2016년 영국에서 발행하는 국제의학학술지 ‘백신’에 5편의 무작위 비교 임상시험을 종합한 체계적 문헌고찰 및 메타분석(같은 주제에 대해 발표된 여러 논문을 종합하는 분석 방법) 결과가 발표됐다. 그 결과 3가 독감백신과 이번에 이슈가 된 4가 독감백신 모두 투여 후 7일 이내 사망한 사례를 포함해 백신과 관련한 심각한 부작용이 발생한 사례는 없는 것으로 나타났다. 그렇다면 최근 사망자 수가 계속 보고되는 현상은 어떻게 해석할 수 있을까? 2006년 새롭게 출시된 금연 치료제인 바레니클린(상품명 챔픽스)을 복용한 후 우울증이나 자살 시도 등이 초기에 보고됐다. 이듬해 영국의 보건의약품규제위원회에서는 바레니클린의 이러한 부작용 가능성을 경고하기 시작했다. 그 뒤 자살 관련 부작용 보고가 3배 넘게 늘어났다. 이를 ‘자극받은 신고ㆍ보고’라고 한다. 하지만 후속 연구를 통해 바레니클린이 기존 금연 치료제와 비교했을 때 우울증이나 자살의 빈도에 통계적으로 의미 있는 차이가 없는 것으로 나타나 의료 현장에서는 지금도 처방하고 있다. 이번 독감백신 접종 후 사망을 둘러싼 최근 논란은 코로나19 대유행 속에서 독감백신의 상온 노출 사고로 인해 독감백신에 대한 불신 및 우려와 맞물려 ‘자극받은 신고ㆍ보고’에 기인했다고 보는 게 합리적이다. 그렇기 때문에 독감백신과 사망 사례 사이에 직접적인 인과관계가 확인되지 않는 한 독감백신 접종을 중단할 근거는 없다. 정부는 꾸준히 근거를 기반으로 국민들을 안심시키고 이해시키는 것이 필요하다.

유럽과 미국을 중심으로 코로나19가 다시 확산세를 보이고 있는 상황에서 대기오염에 장기간 노출되면 코로나19에 쉽게 감염될 뿐만 아니라 사망위험도 증가한다는 분석결과가 나왔다. 이탈리아 국제이론물리학센터, 독일 막스플랑크 화학연구소, 샤리테의대, 요하네스 구텐베르크대 부설병원, 심혈관연구센터, 미국 하버드대 공중보건대, 런던 위생·열대의학대학원, 키프로스 국립기후대기연구센터 연구진으로 구성된 연구팀은 대기오염으로 인한 추가적인 코로나19 사망률을 추정한 결과 최대 30%까지 늘어날 수 있다고 2일 밝혔다. 연구결과는 유럽심장학회에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘심혈관 연구’에 실렸다. 연구팀은 미국과 중국의 대기오염 관련 위성관측 자료, 세계 각국의 코로나19 감염률과 사망률 등의 자료를 바탕으로 대기오염이 코로나19 사망률에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과 코로나19로 인한 전 세계 사망자의 약 15%는 대기오염에 장기간에 노출됐기 때문에 추가로 발생한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 실제로 대기오염으로 인해 유럽은 19%, 북미지역은 17%, 동아시아 지역은 27%의 코로나19 사망자가 추가로 발생했다고 연구팀은 밝혔다. 대기오염으로 인한 국가별 추가사망률이 가장 높은 국가는 체코로 29%, 다음이 중국 27%, 독일 26%, 스위스 22%, 벨기에 21%로 나타났으며 대기오염의 영향을 가장 적게 받은 국가는 뉴질랜드로 1%, 호주와 이스라엘이 3%로 조사됐다. 토마스 뮌첼 독일 마인츠대 의대 교수는 “대기오염 입자는 바이러스의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 코로나19 바이러스에 감염될 경우 심혈관 질환을 악화시킬 뿐만 아니라 면역기능의 복원력을 떨어뜨려 갖가지 합병증을 유발시킬 수 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 복통과 설사를 일으키는 위장관 중독 독버섯으로 알려진 ‘갓그물버섯’에서 유용물질을 발견했다.산림청 국립산림과학원은 2일 성균관대 약학대 김기현·이재철 교수 연구팀과 공동연구를 통해 갓그물버섯(노란분말그물버섯) 추출물질에서 세포의 유전자 발현을 통해 뼈세포 형성을 촉진하는 효능과 거대 지방세포의 생성을 억제하는 기능을 입증했다고 밝혔다. 갓그물버섯에서 추출한 유용물질은 ‘불피닉산’으로 항균·항암·항산화 효과가 있는 것으로 보고된 천연물질이다. 갓그물버섯에서 분리한 불피닉산이 대사작용에도 관련할 수 있다는 사실이 처음으로 밝혀졌다. 생물체의 독은 위험하지만 잘 활용하면 유용하게 사용할 수 있다. 박테리아의 독을 이용해 피부 미용에 사용하는 ‘보톡스(보툴리눔톡신)’가 대표적이며 독버섯인 갈황색미치광이버섯·붉은사슴뿔버섯에서도 특정 물질의 이로운 효과들이 발견됐다. 중국에서는 갓그물버섯을 허리·다리의 통증완화 및 지혈을 위해 사용되기도 한다. 이번 연구결과는 생화학분야 국제학술지인 ‘Genes’ 11호에 발표됐다. 김만조 산림청 산림소득자원연구과장은 “산림바이오산업의 신소재로 버섯 연구를 확대해 유용물질 발굴 및 부가가치를 창출할 수 있도록 지원을 확대할 계획”이라고 말했다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

영남대 의과대학 재활의학교실 장민철(41) 교수가 ‘대한재활의학회 학술상’을 수상했다. ‘대한재활의학회 학술상’은 지난 1년간 전국 재활의학 전문의 가운데 연구업적이 가장 창의적이고 우수하며, 재활의학의 위상제고와 의학발전에 기여한 연구자를 선정하여 수여하는 상이다. 장 교수는 2020년 한 해 동안 주저자로 발표한 SCI(E)논문이 70편 이상에 달할 정도로 왕성한 연구 활동을 펼치고 있다. 장 교수는 ▲통증의 기전 및 원인 ▲효과적인 통증 치료 ▲신경질환의 진단 등의 연구에 주력하고 있다. 장 교수는 블록체인 기술사용에 대한 의사들과 환자들의 태도에 대한 연구결과를 의료정보학 분야 국제 저명 학술지인 ‘저널 오브 메디컬 인터넷 리서치(Journal of Medical Internet Research)’에 게재한 바 있으며, 보톡스를 이용한 테니스엘보 치료 연구논문이 통증 관련 분야 세계적 학술지인 ‘페인 메디슨(Pain Medicine)’ 2020년 9월호에 표지 논문으로 선정되는 등 국제적으로 연구 성과를 인정받고 있다. 이밖에 코로나19가 대구·경북 지역에 크게 유행할 당시, 재활의학과에서의 재활치료 가이드라인, 코로나 바이러스 진단 검사결과 해석방법, 과학기술을 이용한 극복방안을 논문으로 발표해, 재활의학 대표 학술지인 ‘미국재활의학회지(American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation)’에 게재되기도 했다. 장 교수는 2016년 9월 영남대 의대 교수로 부임했다. 지금까지 SCI(E) 논문 200여 편을 발표했으며, 2015년 대한재활의학회 젊은연구자상, 2019년 영남대학교 우수연구상을 수상한 바 있다. 한국중재통증시술연구회 학술이사, 한국의지보조기학회 이사, 대한재활의학회 임상진료지침위원회 위원으로 활동하고 있으며, 인공지능소프트웨어회사인 ‘퍼넬스’의 대표도 맡고 있다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

8년 전인 2012년, 아프리카 사하라 사막에서 발견된 화성 운석 하나에서 화성에는 44억 년 전부터 물이 존재했다는 사실을 알아냈다고 행성 과학자들이 밝혔다. 프랑스 파리지구물리연구소(IPGP) 등 국제연구진은 새로운 연구에서 ‘NWA 7533’이라는 이름이 붙여진 이 운석의 광물 구성에서 산화 작용이라는 화학적 특징을 확인했다. 이는 당시 물이 형성되면서 일어난 반응을 의미한다. 행성 과학자들은 적어도 37억 년 전부터 화성에 물이 존재했다는 사실을 알고 있었다. 하지만 이번 연구에서는 이전 연구에서 밝혀진 NWA 7533의 형성 시기가 44억 년 전이라는 점과 새롭게 밝혀진 광물 성분을 고려함으로써 화성에는 기존 이론보다 7억 년 더 전인 44억 년부터 물이 존재했다고 이들 연구자는 추정했다. 만일 기존 생각보다 이른 44억 년 전부터 화성에 물이 존재했다는 이론이 맞는다면 물이 행성 형성 초기에 어떤 과정의 자연스러운 부산물일 가능성이 있다는 점을 시사하는 것이다. 이는 물이 어디에서 왔는지에 관한 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있어 결국 외계생명체의 기원에 관한 이론에도 영향을 줄 수 있다. 과학자들은 지난 2013년 중량 84g의 화성 운석 NWA 7533의 형성 시기가 44억 년 전으로, 현존하는 어떤 화성 운석 중에서도 가장 오래된 것이라고 발표했었다. 이에 대해 연구진은 “NWA 7533의 표본에 대해 화학적 지문을 검출하는 서로 다른 4가지 분광 분석법을 수행했다. 우리는 마그마의 산화 작용에 관한 강력한 증거를 찾아냈다”면서 “운석 속 화성 쇄설암이나 파편화한 암석은 마그마로부터 형성됐으며 일반적으로 충돌과 산화 작용에 의해 발생한다”고 설명했다. 이어 “이 산화 작용은 44억 년 전 화성 지각의 일부를 녹인 충격 동안 그곳에 물이 존재했다면 일어날 수 있었던 과정”이라고 덧붙였다. 이번 분석은 또 그로 인한 영향이 많은 수소를 방출하게 했으리라는 점을 시사한다. 이 점에 대해는 “화성이 이미 이산화탄소라는 두꺼운 단열성 대기를 지닌 상황에서 수소 방출은 행성 온난화에 관여했을 것”이라고 연구진은 추정했다.이번 연구자들은 NWA 7533 외에도 2011년 같은 지역에서 발견된 또다른 화성 운석인 NWA 7034의 표본을 얻어 분석했다. 여기서 NWA는 발견지인 북서아프리카(North West Africa)를 뜻하며, 그뒤에 붙는 숫자는 국제행성과학기구인 운석학회가 공식으로 운석을 승인한 순서를 보여준다.화성에 착륙한 로버들이 수집한 증거와 비교한 덕분에 이들 두 운석이 모두 화성에서 왔다는 사실을 잘 알려졌다. NWA 7533의 화성 기원을 확인하는 데는 1970년대 미국항공우주국(NASA)의 바이킹 임무에서 수집한 자료와 비교가 이뤄졌었다. 바이킹 임무는 인류가 만든 장비를 최초로 화성 표면에 착륙시킨 것이었다. 연구진에 따르면, 이들 운석 중 일부는 NASA 바이킹이 분석한 화성 대기 자료와 일치하는 갇힌 기체를 포함한다. NWA 7533과 검은 미인(Black Beauty)으로 더 잘 알려진 NWA 7034은 다른 외계 운석들과 구별되지만, 같은 산소 동위원소 비율을 갖고 있어 같은 모체에서 떨어져 나왔다는 것을 보여준다. 이 점에 대해 연구진은 “두 운석은 모두 같은 사건에 의해 지구에 떨어졌지만 아마 대기권 진입 중 파편화해 사하라 사막에 흩어졌을 것”이라면서 “나중에 사람들이 따로 수집했기에 서로 다른 이름을 얻게 됐다”고 말했다. NWA 7034는 2013년 형성 시기가 21억 년 전으로 밝혀져 NWA 7533에 이어 두 번째로 오래된 화성 운석으로 기록됐다. 과학자들은 당시 크리켓 공 크기의 NWA 7034 운석에는 지구에서 발견된 다른 어떤 화성 운석보다 많은 물의 존재 증거가 남아 있다고 말했다. NWA 7034의 일부분은 모로코 운석 상인으로부터 이를 구매한 한 미국인에 의해 뉴멕시코대학에 기증됐다. 오늘날 존재하는 많은 화성 운석은 이들 암석이 카사블랑카 시장에서 거액의 돈을 받을 수 있다는 것을 잘 아는 베두인 부족에 의해 사하라 사막에서 발견됐다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(10월 30일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한 쪽에서는 출산율 저하를 걱정하고 있지만 지구 전체로 본다면 인구는 점점 늘어나고 있는 상황이다. 인간의 욕심으로 지구 생태계와 환경은 점점 망가지고 있어 SF영화 ‘인터스텔라’처럼 인류가 이주가능한 외계천체가 필요한 시기가 오는 것 아니냐는 목소리가 높아지고 있다. 과학자들도 ‘호기심 반, 실현가능성 반’으로 외계 이주 가능 행성을 찾고 있다. 그런데 최근 우주과학자들이 우리 은하계 내에 인간이 잠재적으로 거주가능한 행성이 상당히 많다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 에임스연구센터, 고다드우주비행센터, 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소, 캐나다 브리티시컬럼비아대 물리천문학부를 중심으로 미국, 캐나다, 덴마크, 영국, 브라질 5개국 44개 연구기관 연구자로 구성된 국제공동연구팀은 나사에서 운용하고 있는 케플러 우주망원경에서 수집한 데이터를 분석한 결과 우리 은하 내에 인간이 잠재적으로 거주할 수 있는 행성이 약 3억개에 이르며 일부는 태양계에서 30광년 이내에도 있다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 29일자에 실렸으며 곧 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에 실릴 예정이다. 케플러 우주망원경은 지구와 유사한 환경을 가진 외계행성을 찾기 위해 2009년 발사돼 2018년 11월 15일 임무를 종료했다. 케플러 우주망원경은 9년 동안 2662개의 행성을 발견했고 항성(별) 53만 506개, 초신성 61개를 찾아냈다. 케플러 우주망원경으로 탐사한 행성들은 아직도 분석 중에 있다.연구팀은 합리적 추정을 위해 우선 지구와 비슷한 크기이면서 암석 행성일 가능성이 높은 것들을 골라냈다. 그 다음 태양과 비슷한 생성시기를 갖고, 비슷한 온도를 갖고 있는 것들을 추려냈다. 사람이 살기 위해 중요한 조건 중 하나인 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 태양과 지구와 관계처럼 항성과 적당한 거리를 두고 암석형태의 행성이어야 하기 때문이다. 이를 근거로 추정한 결과 우리 은하 내에 생명체가 생존가능한 행성은 약 3억개 정도이며 태양으로부터 30광년 떨어져 있는 가까운 곳에도 10개 이내의 거주 가능한 행성이 존재한다고 연구팀은 주장했다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 제프리 코린 SETI 연구소 외계행성연구원 겸 나사 케플러 과학국장은 “은하계에 잠재적으로 거주할 수 있는 행성의 숫자를 신뢰성 있게 측정하기 위해 그동안 연구됐던 모든 조각들을 찾아 합친 것”이라며 “거주 가능성 뿐만 아니라 의사소통이 가능한 우주 외계문명의 숫자를 추정하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중생대 육지의 지배자가 다양한 크기와 모양의 ‘공룡’들이었다면 하늘의 지배자는 ‘익룡’이었다. 프테로사우루스라고도 불리는 익룡은 흔히 날으는 공룡이라고 생각하는 경우가 많지만 공룡과 별도로 갈라져 진화한 비행 파충류이다. 익룡은 중생대 첫 번째 기간인 트라이아스기와 두 번째 기간인 쥐라기에 존재했던 ‘람포린코이드’류와 중생대 말기인 백악기에 번성했던 ‘프테로닥틸로이드’류가 있다. 널리 알려진 프테라노돈은 프테로닥틸로이드에 속한다. 익룡 화석은 세계 곳곳에서 발견되고 있지만 어떻게 날기 시작했는지 무엇을 먹고 살았는지 정확히 알려지지 않았다. 그런데 영국 고생물학자들을 중심으로 이 같은 궁금증이 일부 풀리게 됐다. 영국 레스터대 지리·지질·환경과학부, 박물관학부, 고생물학연구센터, 버밍엄대 지리·지구환경과학부 공동연구팀은 2억 1000만년 전 등장해 6600만년 전 공룡과 함께 멸종한 익룡의 치아화석을 정밀 분석한 결과 익룡은 먹잇감의 변화와 함께 진화했다고 30일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 29일자에 게재됐다. ‘먹는 것이 곧 그 사람이다’라는 말처럼 연구팀은 익룡의 먹잇감을 분석하면 익룡의 기원과 중생대 먹이피라미드에서의 역할 및 위치, 진화 과정을 파악할 수 있을 것이라고 생각했다. 연구팀은 중생대 17개 다른 세대에 속하는 익룡들의 치아화석을 3차원 마이크로미터 패턴 분석법을 이용해 미세마모특성을 통해 먹잇감을 분석했다. 그 결과 쥐라기 초기에 살았던 디모르포돈은 기존에 알려진 것과는 달리 곤충 같은 무척추동물은 섭취하지 않고 척추동물들만 주로 먹은 육식 익룡이었으며 람포린쿠스는 생선을 먹었으며, 아우스트리아닥틸루스는 딱정벌레나 갑각류 같은 딱딱한 껍질을 가진 무척추동물을, 프테로닥틸루스는 무척추동물을 먹은 것으로 확인됐다. 마크 퍼넬 레스터대 교수(고생물학)는 “일반적으로 익룡이라고 하면 한 종류라고 생각하는 경우가 많지만 현대 조류처럼 다양한 종류가 존재했으며 먹잇감도 다르다”라며 “익룡들의 식성 변화는 중생대에 등장한 조류들과의 경쟁에서 촉발된 것으로 해석된다”라고 말했다. 또 영국 리딩대 생물과학부, 브리스톨대 지구과학부, 링컨대 생명과학부 공동연구팀은 익룡들은 중생대 내내 비행능력을 꾸준히 향상시켜 왔다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 29일자에 발표했다. 지금까지 알려진 것처럼 익룡이 중생대 초반 갑자기 나타나 비행능력을 향상시킨 것이 아니라 1억 5000만년 동안 조금씩 작은 개선들을 통해 발생했다는 것이다. 연구팀은 익룡 화석을 통해 날개 폭과 몸 크기를 측정하고 현존하는 조류들을 기반으로 통계적, 수학적, 생물물리학적 분석을 통해 75종의 익룡의 비행 효율 변화를 계산했다. 분석 결과 익룡들은 초기에는 단거리만 이동이 가능한 비효율적 이동만을 했지만 점차적으로 비행 시간과 거리를 늘려 장시간, 장거리 비행이 가능하도록 진화했다.그러나 케찰코아틀루스, 타페야라를 포함하는 거대 익룡 ‘아즈다르코이드’류는 시간이 지남에도 비행능력이 향상되지 않는 것으로 확인됐다. 케찰코아틀루스의 경우는 키가 현재 기린과 비슷했던 것으로 알려져 있다. 이들 아즈다르코이드들은 비행보다는 지상에서 주로 생활했기 때문에 비행효율이 중요하지 않았기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 크리스 벤디티 리딩대 교수(진화생물학)는 “지난 3억년 동안 변하지 않은 몇 안되는 것 중 하나가 물리 법칙이기 때문에 익룡들의 비행 진화를 이해하기 위해 이 법칙들을 사용할 수 있다는 것은 대단히 흥미로운 일”이라며 “지금까지는 화석들을 통해 해부학적 구조를 설명하고 기능을 예측했지만 이번 연구를 통해 멸종 동물의 작동효율을 물리적 법칙을 계산해 구체적 진화과정을 알 수 있게 됐다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술의 발달로 PET(양전자방출단층촬영), CT(컴퓨터 단층촬영), 형광현미경 등 다양한 진단기기가 개발돼 암이나 치매 같은 질환들도 조기 진단이 가능하다. 이 같은 기기로 생체 내부를 촬영하기 위해서는 촬영 대상이 잘 보이도록 하기 위해 조영제를 사용하는 것이 필수적이다. 문제는 조영제를 사용할 경우 간혹 부작용이 발생할 수 있다는 점이다. 이 때문에 첨단 영상장비를 이용한 조기검진을 꺼리는 사람들도 많다. 국내 연구진이 이런 조영제 부작용을 걱정 않고 치매나 암을 진단할 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터 연구팀이 테라헤르츠(㎔) 전자기파를 이용해 조영제 없이 생체 내 미량만 존재하는 물질을 찾아낼 수 있는 새로운 형태의 영상진단 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 테라헤르츠 전자기파는 X선이나 방사선처럼 에너지가 높지 않아 생체조직을 변형시키지 않고 별도의 조영제 없이도 생체 내부를 관찰할 수 있어 안전한 차세대 영상진단 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 문제는 X선이나 가시광선보다 파장이 길어 크기가 작거나 극미량의 물질을 관찰하기 어려울 뿐더러 생체 내 수분에 쉽게 흡수되기 때문에 관찰 정보를 수집하기도 어렵다. 이에 연구팀은 자연계에 존재하지 않는 메타물질을 개발해 관찰 대상의 광학적 특성을 바꾸면 특정 파장에서도 물질 관찰이 가능하다는 점에 착안했다. 연구팀은 실제로 생체 내부의 물과 만날 경우 그 경계면에서 전파가 흡수되지 않고 반사되도록 하는 새로운 메타물질을 개발했다. 그 결과 기존 테라헤르츠파 기술로는 영상화가 어려운 극미량의 생체조직의 선명한 영상을 촬영했으며 형광물질이나 방사성동위원소 같은 조영제를 사용하지 않고도 기존 영상장치와 유사한 수준의 영상을 얻었다.연구팀은 실제로 이번 기술을 활용해 치매 원인 물질로 알려진 ‘베타 아밀로이드’ 단백질을 진단하는데 성공했다. 기존 영상 장치로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적 여부만 확인할 수 있었지만 이번 테라헤르츠파 측정 기술로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적된 양까지도 정확히 분석할 수 있었다. 서민아 KIST 박사는 “이번 연구는 인체 내 다양한 질병 원인물질을 조영제 없이 직접 관찰할 수 있게 됨에 따라 치매, 암을 비롯해 다양한 질병 진단에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19가 전 세계적으로 확산되면서 많은 나라들이 주요 방역대책 중 하나로 사회적 거리두기를 실시하고 있다. 그런데 동물의 세계는 이미 오래전부터 질병 확산을 막기 위해 사회적 거리두기를 실시했다는 연구 결과가 나와 주목받고 있다. 독일 라이프니츠 진화·생물다양성과학연구소 부설 자연사박물관 시몬 리퍼거 박사가 주도하고 미국 오하이오주립대 생태·진화·유기체생물학과, 텍사스 오스틴대 통합생물학과, 파나마 스미소니언 열대연구소로 구성된 공동연구팀은 야생 흡혈박쥐들은 질병에 걸리게 되면 자연스럽게 다른 개체들과 사회적 거리두기를 한다는 것을 확인했다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘행동 생태학’ 28일자에 실렸다. 연구팀은 흡혈박쥐 서식지 중 한 곳인 중남미 벨리즈의 라마나이에서 암컷 흡혈박쥐 31마리를 포획한 뒤 16마리에게는 염증 유발물질인 ‘지질다당류’를 주입해 질병에 걸린 상태처럼 만들고 나머지 15마리에게는 식염수를 주사했다. 연구팀은 박쥐들의 위치를 파악할 수 있는 센서를 붙이고 원래 살던 곳으로 돌려보낸 뒤, 동료가 질병에 걸렸을 때 다른 박쥐들은 어떤 행동을 보이는지 6시간 동안 관찰했다. 관찰 결과 병에 걸린 16마리의 박쥐는 집단 내에서 어울리는 박쥐의 숫자도 적고 접촉시간도 짧은 것으로 확인됐다. 병에 걸린 16마리의 박쥐는 정상 박쥐보다 다른 박쥐들과 어울리는 시간이 평균 25분 정도 적은 것으로 나타났다. 식염수가 주입된 박쥐들 중 다른 박쥐와 어울리는 것은 49% 정도였지만 병에 걸린 박쥐들은 다른 박쥐와 어울리는 정도가 35%에 불과한 것으로 조사됐다. 공동 연구자인 제럴드 카터 미국 오하이오주립대 교수는 “동물들은 동료가 이상 행동을 보이거나 분비물을 배출할 경우 질병감염 징후를 감지하고 자연스럽게 거리두기를 실천하는 것으로 확인됐다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

30여 년 전 남극에서 발견된 조류 화석의 정체는 역사상 가장 큰 새로 꼽히는 펠라고르니스과에 속한다는 연구 결과가 나왔다. 28일(이하 현지시간) 미국 CNN 등 외신 보도에 따르면, 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스 등 국제연구진은 1980년대 캘리포니아대 리버사이드캠퍼스 연구진이 남극 대륙 북단 시모어섬에서 발견한 고대 조류 화석을 분석해 이같이 확인했다고 밝혔다. 그리스어로 바다를 뜻하는 ‘펠라고스’(pelagos)와 새를 뜻하는 ‘오르니스’(ornis)를 합친 ‘바닷새’라는 뜻의 펠라고르니스(Pelagornis)과 조류는 날개를 펼쳤을 때 폭이 짧게는 6m부터 길게는 7m가 넘는 지구 역사상 날 수 있는 가장 큰 새였다. 이들 조류의 날개 폭은 오늘날 하늘을 날 수 있는 세계에서 가장 큰 새인 앨버트로스의 것(약 3.5m)과 비교해도 두 배에 가까운 크기였다. 이들 새는 부리 모양도 특이한 것으로 유명하다. 주둥이 가장자리에 뾰족뾰족한 톱날 모양의 구조물이 연속해서 돋아나 있기 때문이다. 이는 전상악골과 하악골이 변형돼 만들어진 것으로 이빨처럼 생겼지만 뿌리 부분이 각자 별도의 치조에 박혀있지 않다는 점에서 ‘모조 이빨’(pseudoteeth)이라고 불리지만, 이런 생김새는 오징어나 물고기와 같이 미끈거리는 먹잇감을 사냥할 때 자칫 놓치는 일이 없도록 단단히 붙잡아두는 데 유용했던 것으로 추정된다.이번에 펠라고르니스과로 확인된 화석은 부척골이라는 발목뼈와 턱뼈 2점으로, 리버사이드캠퍼스에 있는 박물관에 소장돼 있던 화석 1만여 점 속에 섞여 있었지만, 2003년 버클리캠퍼스의 박물관으로 옮겨진 뒤 그로부터 다시 12년 뒤인 지난 2015년 이 대학의 대학원생이었던 피터 클로에스 연구원과 그의 동료들 눈에 띈 덕분이었다. 특히 발목뼈가 남아있는 개체는 지금까지 화석으로 발견된 펠라고르니스과 조류 가운데 가장 컸던 것으로 추정된다. 턱뼈가 남아 있는 개체 쪽도 펠라고르니스과 조류의 두개골로는 최대급으로 여겨진다. 이들 연구자는 이들 화석의 연대를 발목뼈 쪽 개체는 약 5000만 년 전, 턱뼈 쪽 개체는 약 4000만 년 전으로 추정했다. 이는 약 6550만 년 전 소행성 충돌로 공룡이 멸종했다고 알려진 뒤 신생대에서는 비교적 이른 시기에 이처럼 거대한 펠라고르니스과 조류가 등장헀다는 점을 시사한다. 즉 이들 조류는 당시 생태계 정점에 군림했을 가능성이 크다. 펠라고르니스과 조류는 그 후로도 몇백만 년에 걸쳐 전 세계 바다 위를 날아다녔고 때로는 단 번에 몇 주씩 장거리 이동을 감행한 것으로 여겨진다. 왜냐하면 이 과에 속하는 조류들이 미국 등에서도 발견돼 왔기 때문이다.참고로 30여 년 전 미국 사우스캐롤라이나 찰스턴에서도 발견돼 화제를 모았던 펠라고르니스 샌더시라는 학명이 붙은 같은 과 조류는 약 2500만년 전에 살았던 것으로 추정된다.연구진에 따르면, 당시 남극은 오늘날보다 기온이 높고 각종 포유류와 조류가 번식했다. 남극의 펠라고르니스과 조류는 이런 동물들과 먹이 다툼을 벌이며 공존했을지도 모른다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(26일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

코로나19가 전 세계적으로 확산되면서 많은 나라들이 주요 방역대책 중 하나로 사회적 거리두기를 실시하고 있다. 그런데 동물의 세계는 이미 오래 전부터 질병 확산을 막기 위해 사회적 거리두기를 실시했다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 독일 라이프니츠 진화·생물다양성과학연구소 부설 자연사박물관 시몬 리퍼거 박사가 주도하고 미국 오하이오주립대 생태·진화·유기체생물학과, 텍사스 오스틴대 통합생물학과, 파나마 스미소니언 열대연구소로 구성된 공동연구팀은 야생 흡혈박쥐들은 질병에 걸리게 되면 자연스럽게 다른 개체들과 사회적 거리두기를 한다는 것을 확인했다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘행동 생태학’ 28일자에 실렸다. 이에 앞서 지난 8월 미국 피츠버그대, 버지니아공과대 공동연구팀도 영장류인 맨드릴은 물론 바닷가재의 일종인 카리브해 닭새우, 거미, 흰개미, 꿀벌까지 동물 세계에서는 질병이 발생하면 사회적 거리두기를 한다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘영국왕립학회보 B’에 발표한 바 있다. 연구팀은 흡혈박쥐 서식지 중 한 곳인 중남미 벨리즈의 라마나이에서 암컷 흡혈박쥐 31마리를 포획한 뒤 16마리에게는 염증 유발물질인 ‘지질다당류’를 주입해 질병에 걸린 상태처럼 만들고 나머지 15마리에는 식염수를 주사했다. 연구팀은 박쥐들의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 센서를 붙인 뒤 원래 살던 곳으로 돌려보낸 뒤 동료가 질병에 걸렸을 때 다른 박쥐들은 어떤 행동을 보이는지 관찰했다. 연구팀은 6시간 동안 관찰한 다음 질병에 걸린 16마리 박쥐를 치료해줬다. 관찰 결과 병에 걸린 16마리의 박쥐는 집단 내에서 어울리는 박쥐의 숫자도 적고 접촉시간도 짧은 것으로 확인됐다. 병에 걸린 16마리의 박쥐는 정상 박쥐보다 다른 박쥐들과 어울리는 시간이 평균 25분 정도 적은 것으로 나타났다.식염수가 주입된 박쥐들 중 다른 박쥐와 어울리는 것은 49% 정도에 달했지만 병에 걸린 박쥐들은 다른 박쥐와 어울리는 정도가 35%에 불과한 것으로 조사됐다. 또 병에 걸린 박쥐들도 치료가 완료된 뒤에는 다시 동료들과 자연스럽게 어울리고 사냥에도 함께 나서는 등 자연스럽게 일상으로 돌아간 모습이 관찰됐다. 공동 연구자인 제럴드 카터 미국 오하이오주립대 교수는 “동물들은 동료가 이상 행동을 보이거나 분비물을 배출할 경우 질병감염 징후를 감지하고 자연스럽게 거리두기를 실천하는 것으로 확인됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국은 다행히도 코로나19 재유행을 효과적으로 차단하고 있는 편이지만 미국과 유럽 국가들에서는 코로나19 확진자들이 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 여기에 찬 바람이 불기 시작하면서 계절성 독감의 동시 유행에 대한 우려까지 커지고 있습니다. 이런 가운데 의과학자와 보건학자들이 코로나19와 독감, 감기 같은 호흡기 질환을 예방할 수 있는 손쉬운 방법을 제기해 주목받고 있습니다. ●충분히 섭취하면 호흡기 질환 예방 도움 영국 임페리얼칼리지런던대 공중보건대, 국제영양보건센터, 런던 위생·열대의학대학원, 일본 나가사키대 열대의학 및 국제보건학부 공동연구팀은 비타민 A, E, D가 성인의 호흡기 질환을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다고 28일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 영국 의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 영양학·예방의학·보건학’ 10월 27일자에 실렸습니다. 연구팀은 매년 영국 전역의 남녀노소 1000명을 무작위로 선정해 식습관과 생활습관을 조사하는 ‘전국 식이영양조사’ 결과를 활용했습니다. 연구팀은 이 중 성인 남녀 응답자 6115명을 다시 추출해 식습관과 호흡기 질환 전반의 발병 여부를 재분석했습니다. 호흡기 질환은 감기, 독감 같은 전염성 질환은 물론 만성폐쇄성폐질환(COPD), 천식 같은 비감염성 질환을 모두 포함했습니다. 분석 결과 비타민 A, D, E를 보충제나 식품으로 충분히 섭취하는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 감염성, 비감염성 호흡기 질환에 덜 걸리는 것으로 나타났습니다. ●코로나 환자 80%가 비타민D 결핍증 스페인 칸타브리아대, 마르케스 드 발데실라 대학병원 공동연구팀은 코로나19로 입원한 216명의 환자 중 80%가 비타민D 결핍증이 나타났다는 연구 결과를 의학분야 국제학술지 ‘임상 내분비학·대사학’ 10월 27일자에 발표했습니다. 비타민D는 달걀노른자, 생선, 간 등에 들어 있지만 햇빛을 통해 주로 합성되며 체내에서 면역세포를 만들어 면역체계에 영향을 주고 혈중 칼슘 농도를 조절하는 것으로 알려져 있습니다. 연구팀의 분석에 따르면 남성이 여성보다 비타민D 수치가 낮고, 비타민D 결핍증이 있는 사람은 염증 표지자인 ‘페리틴’과 ‘D-다이머’의 혈중 수치가 높고 림프구 수치는 낮은 것으로도 나타났습니다. 연구를 주도한 호세 에르난데스 칸타브리아대 교수는 “일조량이 줄어드는 겨울철 비타민D가 부족해지면서 코로나19 감염과 그에 따른 합병증에 더욱 취약해질 수 있는 만큼 비타민D 보충제 섭취가 필요하다”고 조언했습니다. 지난 9월 미국 보스턴대 의대 연구팀도 비슷한 연구 결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’에 발표했습니다. 연구팀은 코로나19에 감염돼 병원에 입원한 235명의 환자에게서 채취한 혈액에서 비타민D 수치와 염증표지자, 림프구 수와 환자의 상태를 분석했습니다. 그 결과 비타민D 혈중 수치가 낮은 환자들은 의식불명, 저산소증에 빠지거나 심할 경우 사망한 경우가 더 많았던 것으로 확인됐습니다. 유행가 가사처럼 며칠 뒤면 ‘10월의 마지막 날’입니다. 10월이 지나면 겨울이 찾아오고 코로나19로 점철된 2020년도 두 달만 남게 됩니다. 운 좋게 코로나19 치료제나 예방백신이 연말에 나온다고 하더라도 모든 사람들에게 사용되는 것은 내년 하반기나 돼야 할 것입니다. 결국 올겨울은 충분한 영양 섭취로 면역기능을 높이고 개인 방역수칙을 지키며 지내는 것이 필요할 듯 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

스마트기기 함께 쓰는 시간 길어질수록 주의력 감소… 심하면 기억 왜곡될 수도 가벼운 개입으로 행동 유도, 실패 확률 커 우편·이메일·문자메시지 쓰면 효과 없어상식은 사람들이 알고 있거나 알아야 하는 지식들을 말한다. 그렇지만 잘못 알려진 것은 물론 새로운 연구를 통해 기존 상식을 뒤집는 경우도 자주 있다. 최근 뇌신경과학자들이 그동안 상식처럼 받아들여져 왔던 것들이 잘못됐음을 보여 주는 재미있는 연구 결과들을 잇따라 발표해 주목받고 있다. 미국 스탠퍼드대 심리학과, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경과학과, 뉴로스케이프, 신경과학연구소 공동연구팀은 미디어 멀티태스킹이 청소년들의 주의집중력과 기억력 저하의 주요 원인이라는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 29일자에 발표했다. 미디어 멀티태스킹은 동영상이나 TV를 시청하면서 문자메시지나 인터넷 검색, 음악 감상을 하는 것처럼 여러 종류의 디지털 미디어를 동시에 사용하는 행위다. 뇌신경과학의 발달로 기억과 관련한 비밀들이 하나둘 풀리고 있지만, 여전히 건망증이 생기는 이유, 사람마다 기억력에 차이가 있는 이유 등에 대해서는 명확한 답을 내놓고 있지 못하다. 연구팀은 디지털 문화의 부상으로 미디어 멀티태스킹이 기억에 미치는 영향에 주목했다. 최근 출시되는 많은 스마트기기는 멀티태스킹에 최적화되도록 설계돼 출시되고 있으며 멀티태스킹을 21세기 인간의 특징이자 성공의 비결로 꼽는 이들도 많다.연구팀은 18~26세 건강한 남녀 80명을 대상으로 미디어 멀티태스킹이 기억과 주의력에 미치는 영향을 실험했다. 연구팀은 실험 참가자들에게 TV를 보면서 다양한 스마트기기를 동시에 사용하도록 하고 뇌파측정(EEG)과 동공 크기 변화를 관찰했다. 실험이 끝난 뒤에는 TV 속 내용에 대한 질문을 던지고 응답의 정확성을 측정했다. 또 주당 미디어 멀티태스킹 시간, 비디오게임 사용량에 대한 설문조사와 함께 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 주의집중력, 각종 정신장애 관련 측정을 실시했다. 그 결과 미디어 멀티태스킹 시간이 길수록 심각할 정도로 주의력과 기억력이 떨어지는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 앤서니 와그너 스탠퍼드대 교수(인지심리학)는 “기억은 주의력이 전제돼야 하며, 집중한다는 것은 기억을 위한 필수 준비과정”이라며 “멀티태스킹은 본인도 인식하지 못하는 수준에서 이 과정을 ‘해킹’당하는 것”이라고 지적했다. 와그너 교수는 “멀티태스킹은 기억을 위한 신경신호를 감소시킨다”며 “심할 경우 기억이 왜곡되거나 치매와 비슷한 상태에 이르는 경우도 생길 수 있다”고 덧붙였다. 한편 영국 런던 퀸메리대, 킹스칼리지 런던대, 독일 에어푸르트대, 막스플랑크 인간발달연구소 공동연구팀은 강압적이지 않고 옆구리를 살짝 찌르는 식으로 사람들이 더 좋은 선택을 할 수 있도록 유도한다는 ‘넛지’(Nudge)가 성공보다는 실패하는 경우가 더 많다는 연구 결과를 제시했다. 팔꿈치로 슬쩍 찌르거나 가벼운 행동으로 주의를 환기시킨다는 뜻의 ‘넛지’가 ‘사람들의 선택을 유도할 수 있는 자연스러운 개입’이라는 뜻으로 알려지기 시작한 것은 2008년 미국의 행동경제학자 리처드 세일러 미국 시카고대 교수와 캐스 선스타인 하버드대 로스쿨 교수가 함께 쓴 책 덕분이다. 이후 많은 분야에서 넛지 효과를 이용한 행동개입이 활용되고 있다. 그렇지만 이번 연구팀의 분석에 따르면 넛지가 알려진 것과는 달리 성공보다는 실패할 가능성이 더 높다는 것이다. 이 같은 연구 결과는 심리학 및 뇌과학분야 국제학술지 ‘인지과학 연구경향’ 10월 29일자에 실렸다. 연구팀은 2008~2019년에 발행된 65편의 연구논문들을 메타분석했다. 그 결과 넛지가 행동을 개선하기보다는 악화시키는 ‘역효과’를 내는 경우가 더 많다는 것을 확인했다. 특히 일반적으로 받아들여지고 있는 사회적 규범을 고치기 위한 넛지나 개인의 행동변화를 이끌어 내기 위해 비슷한 집단의 사례를 들면서 비교하는 식의 넛지가 실패할 확률이 가장 크다고 연구팀은 지적했다. 또 넛지 수단으로 우편이나 이메일, 문자메시지를 활용할 경우 기대했던 효과를 이끌어 내는 경우는 거의 없는 것으로 나타났다. 마그다 오즈먼 런던 퀸메리대 박사(실험심리학)는 “이번 연구는 성공의 지름길처럼 받아들여지는 넛지가 많은 분야에서 효과적으로 작용할 것이라는 생각을 뒤집고 있다”며 “넛지를 설계할 때 실패 가능성을 염두에 둔다면 예산과 시간 절약은 물론 원하는 행동변화도 일부 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

많은 사람들이 인공지능(AI) 스피커를 사용하고 있다. 그렇지만 잘 못 알아듣거나 질문과는 다른 답변을 내놔 헛웃음을 짓게 만드는 경우가 여전히 많다. 국내 연구진이 기존의 AI 스피커와는 달리 주인의 눈치까지 챙길 줄 아는 똑똑한 AI 스피커를 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전산학부, 산업디자인학과 공동연구팀은 스마트 AI 스피커가 사용자가 말을 걸기 전에 먼저 말을 걸어 정확한 답변을 내놓을 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 컴퓨팅 분야 국제학술지 ‘ACM 인터렉티브, 모바일, 웨어러블, 유비쿼터스 기술회보’에 실렸다. 현재 시판되 사용 중인 스마트 AI 스피커는 사용자가 먼저 말을 걸어 요청한 서비스만 제공한다는 단점이 있다. 이 때문에 최근 스마트 스피커는 사용자의 상황에 맞춰 선제적으로 일정이나 건강관리 같은 서비스를 먼저 제공해주는 형태로 개발되고 있다. 그렇지만 여전히 기술적 한계 때문에 상황에 딱 맞는 서비스 제공은 어렵다. 이에 연구팀은 스마트 AI 스피커가 사용자에게 먼저 말을 걸기 좋은 시점을 찾기 위해 실험용 스마트 스피커와 동작 센서를 이용해 카이스트 내 기숙사에 거주하는 학생 40명의 방에 설치하고 1주일간 3500개의 문답 데이터를 수집했다. 스마트 홈 환경에서 인공지능 스피커가 음성서비스를 시작하거나 중지, 재개를 스스로 결정할 수 있는 발화시점을 찾기 위한 것이다. 데이터 분석 결과 현재 기술로는 스마트 스피커의 발화시점 47%가 대화하기 좋은 시점이 아니라는 점을 밝혀냈다. 연구팀은 또 발화시점을 결정하는 상황맥락 요인으로 개인적 요인, 움직임(동작) 요인, 사회적 요인이 있다는 것을 확인했다. 스마트 스피커는 거실처럼 가족 구성원이 함께 생활하는 공간에 설치되는 것이 일반적인데 전화 통화, 타인과 함께 있는 상황은 스마트 스피커가 말 걸기 부적당한 시점이라는 것도 확인했다.개인적 요인은 활동 집중도, 긴급함 및 바쁨 정도, 정신적·육체적 상태, 다중 작업 수행을 위한 듣기 또는 말하기 가능성 4가지가 있었으며 움직임 요인은 외출, 귀가, 활동 전환 3가지로 확인됐다. 이의진 카이스트 전산학부 교수는 “이번 연구는 스마트 스피커나 음성대화 인공지능 에이전트가 현재보다 더 능동적으로 서비스를 제공할 수 있도록 도와줄 것”이라며 “특히 집에서 행동을 감지하고 판단해 적절한 순간에 말을 걸어 선제적으로 서비스를 제공함으로써 영화 ‘아이언맨’에서 나오는 인공지능 비서 ‘자비스’처럼 사용자가 필요할 때 원하는 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

달에 기지를 운용할 정도로 충분한 물이 발견됐다는 결정적 연구 결과가 26일(현지시간) 나란히 나왔다. BBC는 “달에 물이 있다는 증거는 있었지만, 이번 연구 결과는 잠재적 수자원이 더욱 많을 수 있음을 시사한다”고 전했다. 과학 학술지 네이처 천문학에 최근 게재된 논문 두 편에 따르면 미 항공우주국(나사) 고더드 우주비행센터의 케이스 호니볼 박사 연구팀은 ‘성층권적외선천문대’를 활용해 달 관측 자료를 분석한 결과 달 표면 알갱이에 분명한 물 분자의 존재를 확인했다. 호니볼 박사는 이날 기자회견에서 “물의 양은 토양 1㎥에 약 350㎖ 정도이고, 물 분자가 분산돼 있어 얼음이나 물웅덩이를 형성하고 있는 것은 아니다”라고 설명했다. 성층권적외선천문대는 말 그대로 성층권 가까이 비행하면서 적외선 영역을 관측한다. 또 볼더 콜로라도대학 천체물리학 조교수 폴 헤인 박사 연구팀도 혜성이나 운석을 통해 전달된 물이 얼음 형태로 보존돼 있을 수 있는 영구 음영 지역인 이른바 ‘콜드 트랩’이 달 표면에 다양한 형태로 존재한다고 밝혔다. 이 연구팀은 물을 가둘 수 있는 달 표면이 이전에 추정했던 것보다 두 배가 넘는 4만㎢ 정도 된다고 결론 내렸다. 이번 연구는 달에 있는 물을 추출해 사용할 수 있다면 향후 달 기지 건립에 획기적인 발전을 가져올 수 있음을 의미한다. 영국 오픈대 한나 사전트 교수는 “이번 연구는 달에 우리가 이용할 수 있는 잠재적 수자원이 더 많다는 뜻으로, 기지를 건설할 수 있는 후보지가 더 늘어날 수 있다”고 말했다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

국내 연구진이 인공지능을 이용해 이전에는 없었던 새로운 물질을 예측할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 생명화학공학과, 캐나다 토론토대 공동연구팀은 인공지능을 이용해 원하는 물성을 갖도록 소재의 구조를 거꾸로 찾아가는 ‘역설계 방법’으로 원하는 결정구조를 새롭게 만들어 낼 수 있는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 화학회에서 발행하는 국제학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’에 실렸다. 신소재나 신약 개발에 있어서 궁극적인 목표는 원하는 물성을 가진 소재를 발견하는 것이다. 특히 무기화합물의 경우는 가능한 조성과 결정구조를 고려한다면 무한대에 가까운 수를 모두 찾기는 쉽지 않다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존에 알려진 물질 중에서 원하는 것을 찾는 컴퓨터 스크리닝 소재탐색법이 있기는 하지만 찾고자 하는 소재가 스크리닝 데이터베이스에 없는 경우도 많다. 이에 연구팀은 원하는 물질 조성을 제어해 숨어있는 화학공간을 효율적으로 탐색해 물질을 설계할 수 있도록 하는 새로운 역설계 방법을 개발한 것이다. 특히 인공지능의 생성모델인 ‘적대적 생성 신경망’(GAN) 기술과 간단한 원자들의 3차원 좌표를 표시한 물질 표현자 기술을 활용했다. 이 같은 새로운 결정구조 예측기술로 연구팀은 빛을 이용해 수소를 만들어 내는 촉매로 활용 가능한 ‘마그네슘-망간-산화물 기반 광촉매’ 결정구조를 예측하는데 성공했다. 기존 데이터베이스에는 존재하지 않는 생성조건으로 다양한 마그네슘-망간-산화물 구조를 만들어 광촉매로 충분히 활용가능한 신물질을 개발한 것이다. 정유성 카이스트 교수는 “이번 기술은 화합물의 화학적 조성 뿐만 아니라 사용자가 원하는 특정 물성을 갖는 소재를 역설계 하는데 적용이 가능하고 여러 소재 응용분야에서도 많이 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr